在港口的各類大型起重設(shè)備中，門座式起重機扮演著至關(guān)重要的角色，廣泛應(yīng)用于散雜貨的裝卸作業(yè)。然而，由于其作業(yè)環(huán)境多為沿海空曠區(qū)域，在雷雨天氣下，高聳的臂架極易遭受雷擊，這不僅可能損壞電氣設(shè)備，甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的安全事故。因此，為門座式起重機配備高效可靠的防雷系統(tǒng)勢在必行。本文將深入探討港口門座式起重機智能防雷系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，為保障港口設(shè)備和人員安全提供有力支持。

一、港口門座式起重機防雷的重要性

門座式起重機作為散貨碼頭的核心裝卸設(shè)備，在港口和露天堆料場頻繁作業(yè)。國內(nèi)散雜貨碼頭中，其數(shù)量眾多且使用頻率極高。但因其長期在野外工作，作業(yè)地點多處于沿?？諘鐓^(qū)域，在雷雨天氣時，高聳的臂架很容易成為雷電的引下通道。一旦遭受雷擊，可能會對人體造成直接傷害，還會因閃電影響、火花物理損壞以及閃電干擾電磁導(dǎo)致內(nèi)部系統(tǒng)出現(xiàn)缺陷等。這些風(fēng)險會帶來經(jīng)濟(jì)損失和其他嚴(yán)重后果，所以做好門式起重機的防雷工作刻不容緩。

二、港口門座式起重機原始防雷方案及改進(jìn)方案

1. 起重機原防雷方案

金屬結(jié)構(gòu)作為防直擊雷裝置：裝卸現(xiàn)場的門座式起重機、岸橋、卸船機等，其金屬結(jié)構(gòu)可充當(dāng)防直擊雷的裝置。

軌道接地要求：門座式起重機等機械裝卸的軌道必須接地，且接地點至少要有2個。軌道上每隔30 – 40m需設(shè)置1處接地點，同時要與并行的另一軌道相跨接。軌道接地線和跨接線一般選用熱鍍鋅圓鋼或扁鋼，圓鋼直徑在20mm以下，扁鋼截面積在(160 – 160mm²) 以下，厚度在4mm以下，每個接地點的接地電阻需控制在10Ω以下。

部分起重機的防雷措施：場地運行的場橋、輪胎吊、正面吊等起重機，不能作為防直擊雷設(shè)施。在雷暴天氣時，需停放在具有防直擊雷設(shè)施的特定保護(hù)區(qū)內(nèi)，并采取人機分離的方式。

電氣設(shè)備接地保護(hù)：起重機上安裝的電氣設(shè)備要可靠接地，起重機金屬結(jié)構(gòu)鉸接處通過金屬跨接軟線連接，以保護(hù)電氣設(shè)備免受雷電損壞。

2. 起重機防雷改進(jìn)方案

根據(jù)《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》(GB/T 21431 – 2015)，防雷系統(tǒng)檢測分為竣工驗收檢測、定期監(jiān)督檢測和單位自行安全檢測三類。但原始防雷方案存在諸多問題，如檢測涉及人為因素、設(shè)備停機影響、檢測時效性等，容易因未能及時檢測或接地系統(tǒng)接觸不良，導(dǎo)致雷擊損壞電氣設(shè)備等事故。而且隨著碼頭人力成本和檢測成本的增加，原始防雷方案的經(jīng)濟(jì)性也欠佳。因此，隨著工業(yè)4.0的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)和傳感技術(shù)的應(yīng)用，防雷方案引入了智能防雷監(jiān)控技術(shù)。

三、港口門座式起重機智能防雷系統(tǒng)設(shè)計

門座式起重機按照A級雷電防護(hù)等級進(jìn)行防雷設(shè)計，一般分為外部直接防雷與內(nèi)部間接防雷兩種方式。外部直接防雷裝置主要通過鋼結(jié)構(gòu)的可靠接地來實現(xiàn)，是起重機制造廠采用的傳統(tǒng)防雷措施；內(nèi)部間接防雷則是減少起重機內(nèi)部的雷電流和電磁效應(yīng)，防止接觸電壓，避免電磁雷電脈沖對電氣控制系統(tǒng)和設(shè)備產(chǎn)生危害。

1. 外部防雷

避雷針：避雷針的作用是讓一定范圍內(nèi)的閃電和放電按照事先設(shè)計好的防雷系統(tǒng)泄入大地，保護(hù)門座式起重機及其周圍設(shè)備免受雷擊。門座式起重機常用的避雷針能有效避免其保護(hù)范圍內(nèi)的設(shè)備遭受雷擊破壞。近年來引進(jìn)的新型防雷裝置，如半導(dǎo)體射線抑制器、優(yōu)化避雷針等，可中和雷擊負(fù)荷、限制放電電流、增加保護(hù)范圍并抑制雷電電流。避雷針應(yīng)安裝在起重機最頂層，其保護(hù)范圍通過滾球法確定。對于大型柱式起重機，需根據(jù)其延伸與避雷針的保護(hù)半徑來確定避雷針個數(shù)。避雷針底座要與鋼制機構(gòu)焊接，以確保良好接觸。

引下線：門座式起重機本身屬于金屬導(dǎo)體，通常無需額外設(shè)置專門的接地引下線。但需用截面積超過(70mm²)的黃綠線跨接全部鋼結(jié)構(gòu)法蘭、銷軸兩端，確保起重機各部件之間電氣連接良好。

屏蔽電纜：為保護(hù)門座式起重機中的控制和通信設(shè)備免受電磁雷電脈沖的影響，建議所有通信和信號電纜采用屏蔽電纜。電纜應(yīng)盡量放置于電纜槽或鋼管中，電纜保護(hù)層兩側(cè)、電纜橋架或鋼管必須接地。

接地裝置：門座式起重機采用共用接地系統(tǒng)和一組接地裝置，用于直擊雷防護(hù)、接地設(shè)備和接地安全防護(hù)。土壤安全電阻和接地保護(hù)電阻應(yīng)控制在4Ω以下，起重機公共網(wǎng)絡(luò)的地面電阻也應(yīng)在4Ω以下。起重機的行走機構(gòu)及接地靴與碼頭軌道相連，碼頭軌道需平整安裝，以保證輪軌連接良好。同時，接地電阻檢測器可實時監(jiān)測設(shè)備接地系統(tǒng)是否正常。

2. 內(nèi)部防雷

等電位連接：當(dāng)雷電電流侵入起重機時，設(shè)備外殼會感應(yīng)出數(shù)千伏的升壓電壓，對人和設(shè)備造成負(fù)面影響。因此，門座式起重機必須設(shè)置等電位連接網(wǎng)，將電控柜、電機、風(fēng)機、變壓器、照明燈具等電氣設(shè)備的金屬外殼接地，避免設(shè)備之間出現(xiàn)危險電位差，防止雷電電磁脈沖影響微電子設(shè)備，保障人員安全。

安裝浪涌保護(hù)器：浪涌保護(hù)裝置(SPD)主要用于預(yù)防電磁脈沖波對起重機設(shè)備的控制系統(tǒng)和電氣設(shè)備造成損壞。門座式起重機通常采用三級SPD進(jìn)行保護(hù)：第一級在電源進(jìn)線柜主電源處的L – pe和N – pe室內(nèi)安裝；第二級在隔離變壓器后端的L – PE、N – PE間各裝一個；第三級在主要電氣設(shè)備（如PLC、視頻監(jiān)控、風(fēng)速儀、力矩傳感器、通信模塊）的前端分別安裝。SPD連接銅導(dǎo)線的截面積有明確要求，且需盡量與被保護(hù)設(shè)備保持較小距離，連接導(dǎo)線小于0.5m。同時，為保證多級SPD之間的能量配合，兩級SPD之間應(yīng)加裝退耦裝置。此外，SPD監(jiān)控模塊可監(jiān)控DPS的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，在DPS出現(xiàn)故障時評估其有效性，并監(jiān)測雷電的次數(shù)和時間，確保防雷方案更加合理。

四、應(yīng)用效果

智能防雷系統(tǒng)技術(shù)自2015年下半年開始逐漸應(yīng)用于門座式起重機設(shè)計項目，目前已成為門座式起重機防雷系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。該系統(tǒng)有效保障了起重機的生產(chǎn)安全，減少了雷擊造成的損失，使起重機在遭受強烈風(fēng)暴后能迅速恢復(fù)正常生產(chǎn)。同時，它還能對雷電探測設(shè)備和起重機部件的實際狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測，收集和分析雷電沖擊次數(shù)和強度等數(shù)據(jù)。實踐充分證明，智能防雷監(jiān)測技術(shù)在港口起重機中的應(yīng)用效果顯著。

五、結(jié)束語

通過對智能防雷系統(tǒng)的設(shè)計及現(xiàn)場應(yīng)用測試可知，智能防雷監(jiān)測技術(shù)對港口門座式起重機的防雷效果十分顯著，能有效保障港區(qū)的生產(chǎn)運營。完善起重機的防雷措施，不僅可以減少雷電造成的財產(chǎn)損失和人員傷亡，還能提高設(shè)備的整體效益。因此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)加快配置起重機智能防雷系統(tǒng)，確保起重機安全穩(wěn)定運行，為港口企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益，推動企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。